Пьезоэлектрический трансформатор

Союз СоветскмкСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11 721871(5 )М. Кл,с присоединением заявки РЙ Н 01 1 41/08 Пкударстеенвй кемнтет СССР в делам изобретений и открытий(53) УДК 621,314, ,21 4 (088,8) Дата опубликования описания 18.03.80(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР 1Изобретение относится к области пьезоэлектрических устройств, в част- ности к пьезоэлектрическим трансформаторам (ПТ), и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре малой и средней мощности для пре образования электрического сигнала одного уровня в сигнал другого более высокого или низкого уровня,Известны пьезоэлектрические трансформаторы 11, представляющие собой монолитный поляризованный в поперечном направлении пьезокерамический элемент, снабженный тремя электродами и свободный на концах, для которого отношение расстояния между концами к длине волны (Л ) механических колебаний на рабочей частоте ПТ равно единице (вторая мода колебаний).функциональная схема таких ПТ состоит из двух секций - входной и выходной, поляризованных в поперечном направлении (поперечно-поперечный тип ПТ). 2ПТ с указанным направлением поляризации используются в низковольтных (до 1 кИ) вторичных источникахпитания радиоэлектронной аппаратуре при сравнительно высоких входных 5и выходных токах, Иеличийа коэффициента трансформации для этих ПТ незначительно отличается от единицы, ееможно в П раз увеличить, соединивпараллелью-последовательно И пьезь 1 аэлементов. Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является пьезоэлектрический трансформатор, содержащий пьезоэлектрическую пластину продольных колебаний с тремя электродами, образующими входную и выходную секции, с отношением длины пластины к длине волны механических колебаний на рабочей частоте, равным 3/4В известном трансформаторе иконнаяя секция поляризована продольно,а конец входной секции жестко зя 721871 4фиг, 1) благодаря обратному пьезо1 о 2 о зо з креплен.Такое техническое решение не обеспечивает повышения коэффициента трансформации при поперечном поляризациивыходной секции.Целью изобретения является повышение коэффициента трансформации,Цель обеспечивается тем, что впьезоэлектрическом трансформаторе,содержащем пьезоэлектрическую пластину продольных колебаний с тремяэлектродами, образующими входную ивыходную секции, с отношением планыпластины к длине волны механическихколебаний на рабочей частоте, равным3/4, указанная пластина со стороны выходной секции жестко закреплена иимеет поперечную поляризацию,Такое конструктивное решение ПТобусловлено следующим: реализация ПТс коэффициентом трансформации большеединицы связана с введением "несимметрии" в его функциональную схему,т,е. с различным конструктивным выполнением входной и выходнойсекции(например неодинаковая площадь электродов секций, ступенчатое выполнениепьезоэлемента и т.д;).Различные условия закрепления наконцах пьезоэлемента (один конецжестко закреплен, а противоположный -свободен) позволяют усилить несимметрию" функциональной схемы ПТ,т, е. увеличить значение коэффициентатрансформации при сохранении его рабочей частоты. Очевидно, что при обратном включении предложенного ПТзначение его коэффициента трансформации соответственно уменьшится,На фит. 1 представлена конструктивная схема предлагаемого пьезоэлектрического трансформатора; нафиг, 2 - вариант элемента крепленияпластины.Пьезоэлектрический трансформатор(фиг. 1) выполнен в виде тонкой пьезокерамической пластины 1, длиной6 =, Пластина снабжена тремяАоэлектродами 2, 3 и 4, образующимивходную (3,2) и выходную (4,3) секции, и жестко закреплена на конце выходной секции в элементе крепления 5,Трансформатор работает следующимобразом.Переменное напряжение электрического поля, приложенного к входной секции пьезоплястины (электроды 2 3 на электрическому эффекту вызывает механические колебания всей пластины резонансно усиленные на частоте, характерной для пластины с одним зяжатым и другим свободным концом и соответствующей длине волны Ъ мехянические колебания в выходной секции из-дя прямого пьезоэффекта создают электрическое поле, приводящее к появлению разности потенциалов на электродах 4, 3Был изготовлен опытный образец предлагаемого ПТ. Пьезоэлектрический трансформатор выполнен в виде тонкой пластины из пьезокерамического состава ЦТСс рабочей длиной 30 мкм, что соответствует - на частоте 80 кГц,Ьох. 4о шириной - и толщиной . Пластина снабжена тремя электродами длиной - (входная секция)- (вью Х2 ЗХоходная секция) и - общий элект 4род. Она поляризована в поперечном направлении - по толщине и работает в режиме продольных колебаний по длине на частоте р = 80 кГц. Конец входной секции свободен, конец выходной секции жестко закреплен в зажиме 5 (см, фиг. 1 ). Конструктивный вариант элемента крепления приведен на фиг. 2. Зажим 5 - круглый стержень из металла диаметром/ /2, и длиной ) /41 ( Л - длина волны продольных. колебаний в материале стержня) с диаметральной прорезью шириной А /40 на глубину Хо /8, Пьезокерямическая пластина 1 вклеена в прорезь 6 с помощью эпоксидной массы МД 5-65. Испытания трансформатора показали, что коэффициент его трансформации равен 2, 4,Формула изобретения Пьезоэлектрический трансформатор, содержащий пьезоэлектрическую пластину продольных колебаний, с тремя электродами, образующими входную и выходную секции, с отношением длиныЬ пластины к длине волны механических колебаний на рабочей частоте, равным 3/4, о т л и ч я ю ш и и с я тем, что, с целью повышения коэффициента трансформации, указанная пластина со стороны выходной секции жестко закреплена и имеет поперечную поляризацию.Заказ 140/42 Тираж 844 Подписное ЦНИ 11 ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патеег, г,Ужгород, ул,Проектная, 4 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании М 1325058,кл. Н 2 Н, опублик. 01.08.73, 62, Лвторское свидетельство СССРпо заявке Мо 2360026/25,кл, Н 01 1- 41/08, 13,05,76 (прототип).